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發(fā)布時間:2020-12-03 08:45  
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真空式干燥機用蒸汽等為熱源間接加熱物料并在真空條件下脫濕,尾氣經(jīng)過濾、冷凝除濕后由真空泵排出。本文將 MVR技術(shù)應(yīng)用于耙式干燥系統(tǒng),提出用羅茨蒸汽壓縮機替換該系統(tǒng)中的真空泵,將干燥過程脫出的濕分(二次蒸汽)壓縮以提高壓力和溫度,再經(jīng)增濕(消除過熱)和補充少量生蒸汽后作為熱源使用。真空式干燥機是由帶夾套的立式器皿、中空加熱耙子、傳動系統(tǒng)部件及載熱體由靜止不動管路流入健身運動部件(軸耙子)的機封構(gòu)成。不僅節(jié)省了大量熱能,還節(jié)省了冷量,節(jié)能效果顯著。該系統(tǒng)特別適合熱敏性、易氧化和濕分須回收的物料的干燥。
被干燥物料可以是粉粒狀、膏狀、漿狀,也可以是溶液(此時包含蒸發(fā)、結(jié)晶和干燥過程)。在該真空式干燥機系統(tǒng)中,使用MFS子系統(tǒng)中排出的冷卻海水作為MVC子系統(tǒng)的測試物料。本文提出了 MVR 耙式干燥系統(tǒng)工藝流程;設(shè)計了實驗裝置的工藝流程,進行了物料熱量衡算和主要設(shè)備工藝計算,繪制了帶控制點工藝流程圖、真空式干燥機和絲網(wǎng)除沫器裝配圖和設(shè)備管道布置圖,搭建了MVR 耙式干燥實驗裝置。
真空式干燥機機械蒸汽再壓縮技術(shù)(MechanicalVapor Recompression Technology,簡稱MVR 技術(shù)),是一種對蒸發(fā)器或干燥器中產(chǎn)生的二次蒸汽使用機械壓縮的方法進行壓縮,使其溫度和壓力都升高,從而提高二次蒸汽的品位,再將壓縮后的二次蒸汽輸送回蒸發(fā)器或干燥器中循環(huán)使用,來回收二次蒸汽中的熱量,減少使用生蒸汽或外加熱量,可以有效節(jié)約能量的消耗。本世紀(jì)初期,能源成本急劇上升,在此背景下世界巨頭們紛紛開始進行節(jié)能技術(shù)研究,美國斯旺森公(Swenson)成功開發(fā)出MVR系統(tǒng)。
MVR 系統(tǒng)的流程主要是濕物料加入至真空式干燥機蒸發(fā)器或干燥器中被加熱到相應(yīng)壓力下泡點溫度后,物料中的部分水分發(fā)生相變氣化成二次蒸汽,而水分蒸發(fā)掉后的干物料則從蒸發(fā)器或干燥器中排出,設(shè)備中產(chǎn)生的二次蒸汽被壓縮機壓縮后升溫增壓,再返回到蒸發(fā)器或干燥器中,發(fā)生相變冷凝釋放潛熱與濕物料進行熱交換,而二次蒸汽則冷凝成冷凝水從蒸發(fā)器或干燥器中被排出,排出的冷凝水可以作進一步回收處理。本文將MVR技術(shù)應(yīng)用于耙式干燥系統(tǒng),提出用羅茨蒸汽壓縮機替換該系統(tǒng)中的真空泵,將干燥過程脫出的濕分(二次蒸汽)壓縮以提高壓力和溫度,再經(jīng)增濕(消除過熱)和補充少量生蒸汽后作為熱源使用。MVR 技術(shù)回收系統(tǒng)中生成的全部二次蒸汽重復(fù)利用,節(jié)能效果十分顯著。
綜合考慮各類型壓縮機特性及應(yīng)用特點可知,螺桿壓縮機作單機壓縮時,而離心壓縮機的多級壓縮。33kg/h,增加一定余量故此處按40kg/h氣液混合物(其中有0。本文需要建立的 MVR 耙式干燥系統(tǒng)的壓縮量較小,壓縮后需要達到的壓力不大,結(jié)合各類壓縮機的特性,其中羅茨壓縮機啟動快、能耗低、真空式干燥機運行維護成本低、、抽速快,且對于壓縮介質(zhì)要求不高,對氣體攜帶的雜質(zhì)不敏感,不會對壓縮氣體造成油氣污染,因此羅茨壓縮機比較適合與本系統(tǒng)。
由于羅茨壓縮機為等容積壓縮,現(xiàn)根據(jù)工藝要求,對系統(tǒng)二次蒸汽的壓縮過程進行熱力計算,探究壓縮機的相關(guān)參數(shù)。理論計算時的各類參數(shù)如下,蒸發(fā)溫度93.7℃,對應(yīng)飽和蒸發(fā)壓力約為 80 k Pa,此時飽和水蒸氣密度約為0.483m3/kg;蒸發(fā)水量總約 50kg,蒸發(fā)時間大約為 1.5h,蒸汽流量為 0.019m3/s;物料進口溫度為 25℃。真空式干燥機可以將干燥后的干污泥混合回收的廢棄食用油制作一種固體燃料,創(chuàng)建了三個不同的過程模型進行模擬并研究其經(jīng)濟性,其中包括冷凝器熱回收系統(tǒng)、普通的干燥系統(tǒng)以及MVR熱泵系統(tǒng),終模擬結(jié)果顯示,MVR熱泵系統(tǒng)是這三個系統(tǒng)中綜合性能佳的技術(shù)。冷凝水溫度為系統(tǒng)冷凝壓力下對應(yīng)的飽和溫度,真空式干燥機冷凝壓力由羅茨壓縮機確定的壓縮比決定。
真空式干燥機換熱器選型可根據(jù)計算出來的所需換熱面積選擇市場在售的相關(guān)設(shè)備,本系統(tǒng)中使用的換熱設(shè)備為杭州亞干干燥設(shè)備有限公司根據(jù)所需換熱面積制成的。選用壓縮機時,結(jié)合實際情況終選用羅茨蒸汽壓縮機,并選用相關(guān)變頻器,實現(xiàn)對壓縮機頻率調(diào)節(jié),且還能起到壓縮機過載保護。對 MVR 耙式干燥系統(tǒng)進行了理論分析,并在此基礎(chǔ)上建立了基于真空耙式干燥機的 MVR 耙式干燥干燥系統(tǒng)。對系統(tǒng)運行過程中能量平衡和質(zhì)量平衡進行分析計算,在真空式干燥機作質(zhì)量平衡分析時,將 MVR 干燥系統(tǒng)看作一個整體,其與外界進行單進雙出的物質(zhì)交換;
在真空式干燥機系統(tǒng)作能量平衡分析時,將 MVR 干燥系統(tǒng)看作為開口熱力系統(tǒng),其中主要的能量變化有壓縮功量、系統(tǒng)散熱量、生蒸汽補充熱量以及物料攜帶能量。對 MVR 干燥系統(tǒng)熱力過程進行理論計算和分析,以總質(zhì)量為 100kg 含水率為 40%的玉米淀粉作為物料進行間歇干燥為例進行理論分析,加料溫度為 25℃,干燥壓力為 80k Pa,壓縮比為 2,干燥后含水率為10%。76kg/(kW·h),換算為廢液處理量達到166kg/h,且僅消耗8kW·h電功。計算結(jié)果表明,一臺有效的熱泵性能系數(shù) COP 必須大于 1,COP 越大則熱泵效率就越高,而該系統(tǒng) COP 高達 16.9。傳統(tǒng)干燥器的理論 SMER 值為1.6kg/(k W·h),而實際的 SMER 只有理論的 20-80%,熱泵除濕干燥器的 SMER一般為 2.0-3.0kg/(k W·h)。而本系統(tǒng) SMER 高達 4.9 kg/(k W·h),表明本系統(tǒng)在能源利用效率方面優(yōu)勢明顯,具有較大研究意義。